CO2 分离膜制备技术

成果与项目的背景及主要用途：用于 CO2 分离的膜技术在天然气、沼气的

净化，三次采油中的 CO2 回收，密闭空间中的 CO2 脱除以及减轻温室效应等领

域有广阔的应用性前景。与传统的 CO2 分离技术相比，膜分离方法具有投资少，

能耗低，环境友好，设备简单紧凑、节约空间、高效灵活、易于操作等优点，而

且 CO2 浓度越高，膜法分离越经济，即使 CO2 浓度低于 5%，用膜法的费用也

仅为吸收法的 64.7%。

18天津大学科技成果选编

可以用于脱除酸性气体的膜主要有液膜、无机膜和高分子膜，实际应用中满

足气体分离要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的渗透性和选

择性不能兼得的缺点。含有固定载体的促进传递膜兼具液膜和普通高分子膜的优

势，能同时具有高的分离系数和透过速率，而且稳定性好，是一类很有发展前途

的气体分离膜，已引起国际上研究者们的极大关注。

技术原理与工艺流程简介：本研究成果合成了几种对 CO2 具有促进传递作

用的固定载体膜材料，通过载体与 CO2 的相互作用促进 CO2 在膜内的传递，因

而具有较高的渗透选择性。同时由于载体是以化学键固定在高分子上，因此具有

很好的稳定性。

本成果以自主开发的固定载体膜材料为分离层，以多种材质的超滤膜为基膜，

制备了用于 CO2 分离的固定载体复合膜。所研制的复合膜，其 CO2/CH4 透过分

离性能处于世界领先水平。

技术水平及专利与获奖情况：所制备的固定载体复合膜 CO2/CH4 分离因子

可达 100～300，CO2 渗透速率可达 10-6～10-5 cm3(STP)/cm2·s·cmHg。

本研究成果共获得发明专利 3 项，分别为：

1. 用于酸性气体分离的固定载体复合膜制备方法（专利号：ZL02148632.8）

2. CO2 气体分离复合膜的制备方法（专利号：01144974.8）

3. 用于分离酸性气体的固定载体复合膜制备方法（专利号：ZL02158530.X）

本成果与所在课题组其他成果一起，获 2004 年度天津市自然科学奖一等奖

应用前景分析及效益预测：本研究成果所开发的 CO2 分离膜制备技术其经

济效益是明显的。首先，采用 CO2 膜分离可以降低我国能源生产的成本。我国

目前的天然气产量已经超过 300 亿 m3，若其中的 10%以膜分离方法来进行净化，

则需要约 12 万 m2 的膜才能满足需要，与传统方法相比每年可节约 4000 万元。

此外，由于可持续发展和环境保护的需要，采用城市生活垃圾和其他工业垃圾生

产沼气近年来得到了迅速发展。至今，我国已建设了大中型沼气池 3 万多个，总

容积超过 137 万 m3，年产沼气 5.5 亿 m3，采用膜分离技术处理这些沼气也需要

大量的 CO2 分离膜。最后，随着海上油气资源的开发以及农业生产中气肥的大

量使用，对 CO2 分离膜的需求和产生的效益也很大。天津大学科技成果选编

应用领域：

1. 天然气、沼气的净化；

2. 三次采油中的 CO2 回收；

3. 密闭空间中的 CO2 脱除；

4. 农业生产中气肥的使用。

该项目需要以下条件：

1. 聚合物合成的相关设备及原料：反应釜，冷却装置等。

2. 复合膜加工设备及原料：涂膜机，干燥器，膜交联设备，交联剂等。

3. 膜组件加工设备及原料。

4. 需要厂房面积大于 1000m2。

合作方式及条件：